防静电屏蔽袋产品工艺流程与研发分析

第一节 防静电屏蔽袋生产工艺流程 分析

1、导电材料复合型

高分子材料要获得一定的导电性能，需将导电性物质如导电炭黑、导电纤维、金属粉末等以一定比例与热塑性树脂如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）混合，并添加偶联剂、增塑剂、滑爽剂、稳定剂、抗氧剂等多种助剂，经混炼、塑化、造粒，制得复合型导电树脂。载体树脂选用防潮性较好、耐低温、易热封，且耐化学品侵蚀的低密度聚乙烯树脂（LDPE）；导电性填料选用较经济的油炉法导电炭黑。将导电炭黑按一定比例（10％～25%）加入 LDPE树脂中。助剂的添加要按一定的次序，经充分搅拌均匀。通过KH-550偶联剂增强树脂与填充剂界面的结合力。采用密闭高效混炼设备和双螺杆挤出造粒成型。该工艺要求压缩段温度在120℃～140℃；混炼温度、时间根据不同的设备适当调节，既保证炭黑分散均匀，又防止其体相结构被破坏。添加剂的选用要注意其协同性、与产品相容性及耐久性，且与工艺条件匹配。利用复合型导电树脂制作防静电软塑复合材料常见以下三种工艺：

（1）三层（ABC）共挤吹塑—干法复合工艺

将复合型导电树脂加入A面料斗挤出。该工艺要求：适当增加树脂压强；在保证薄膜塑化良好的情况下适当降低挤出机各区的温度；螺杆转速与加热温度相匹配；选择合适的吹胀比、牵引比；B、C面选用机械强度较高、力学性能较好的低密度聚乙烯（LDPE）树脂和线性低密度聚乙烯（LLDPE）树脂，以补偿因填加炭黑造成薄膜机械强度的降低。要注意导电树脂、LDPE  、LLDPE三者的MFR（熔体流动速率）尽可能相近。

此薄膜C面经电晕处理，其润湿张力大于38dyn/cm，与外层材料经干法复合。干法复合按常规的工艺要求即可，在此不作赘述。经干法复合工艺制得防静电软塑复合材料，A面作为防静电材料的功能面。

（2）双面（AB）共挤复合工艺

将导电树脂加入A面料斗挤出。该工艺要求：选择MFR（熔体流动速率）值较高（8左右）的导电树脂；适当调节熔体温度接近粘度，防止温度过高发生变质；螺杆转速、加热温度及车速三者相匹配；适当增加树脂压力，增加滤网层数或目数。适当增加挤出薄膜的厚度，因为导电炭黑的导电网络是三维的，即与厚度有关。B面料斗加入涂复级聚乙烯（LDPE）树脂。被加工材料表面涂布聚氨酯粘合剂，经烘箱干燥后与B面复合。选择合适的含固量及涂布辊，使粘合剂干量在 2～3g/m2。其工艺要求同干法复合。

经双面（AB）共挤复合工艺制作的防静电软塑复合材料，A面作为防静电功能面。

（3）干法复合—双面（AB）共挤复合工艺

先用外层基材与聚乙烯薄膜（C）进行干法复合，用制得的复合膜进行如2.2式双面（AB）共挤复合工艺。使挤出之B面与C面复合。由于B、C面属同一类树脂，且B面树脂呈熔融状态，经胶辊加压后能牢固地融合在一起。故无需涂布粘合剂，也能获得理想的复合强度。而A面防静电软塑复合材料的功能面。

2、涂层型

制作工艺：涂层型防静电软塑材料的制作工艺是将金属系、金属氧化物系、导电碳系、复合填料、抗静电剂等导电物质制成导电涂料，涂覆于高分子材料表面，形成固化的静电耗散层。

高分子材料选用机械强度好，挺度佳且耐化学腐蚀的双向拉伸聚酯（BOPET）薄膜。导电涂料要求耐摩擦、耐化学品侵蚀，且导电性能持久，其通常由基体树脂、导电填料、溶剂和添加剂等组成。基体树脂选用对塑料附着力好、成膜性高且耐化学品侵蚀的丙烯酸或纤维素。导电填料则根据产品的颜色、是否要求透明来选择。溶剂选用酯类或酮类，如乙酸乙酯、环已酮。选用TM-200S偶联剂有利于填料与树脂的亲和并提高涂料的附着力和强度。用双组份聚氨酯粘合剂来提高导电涂料的成膜性和与聚酯（PET)薄膜的附着力。固化剂的用量适当减少，以免影响涂料导电性能的发挥。导电涂料的配制工序依次为：溶解基体树脂（搅拌） ——加粘合剂主剂（搅拌）——加导电填料（搅拌）——加固化剂（搅拌）——调粘度（搅拌）——过滤。该工艺要求：导电涂料的固含量在20%～25%范围，涂料粘度在13～19秒（涂4杯粘度计测），涂布干量2.5～3.5g/m2。设定涂布机干燥箱温度分别为85℃、90℃、100℃，车速80～120m /min，环境相对湿度小于70%。导电涂料涂布于聚酯薄膜表面，经干燥箱干燥后，形成固化的静电耗散层。

3、镀层型

制作工艺：要在高分子材料表面形成一层导电的金属镀层,方法有电镀、化学镀、物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、热喷镀（涂）等。常见的是真空镀铝工艺。真空镀铝是在真空状态下，将铝加热熔融至蒸发，铝原子凝结在高分子材料表面，形成极薄的导电层——铝层。常用的镀铝基材有聚酯（PET）、聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）等薄膜，要求其表面张力大于38dyn/cm；热性能好，含水量低于 0.1%。工艺要求真空度不得低于10-3Pa，以免出现褐色条纹或铝层厚度不均；控制好系统张力，开启冷却系统，避免薄膜出现拉伸；精确控制卷取速度（280～320m/min）、送铝速度（0.4～0.7m/min  φ2mm铝丝)及蒸发舟加热电流，以获得产品要求的铝层厚度；可预先在薄膜上涂布一定干量的底胶，并充分干燥，再经真空镀铝，可提高铝层与薄膜的结合力。经此工艺形成的静电耗散层，耐磨擦，且性能持久。

第二节 国外防静电屏蔽袋生产工艺发展阶段比较

静电防护工作是一项系统工程，它涉及敏感电子产品的制造、装配、处理、检查、试验、维修、包装、运输、贮存、使用等各个环节，而且是一种串联模式，任一环节上的失误，都将导致整个防护工作的失败；同时，它又与敏感产品所处的环境（接触的物品、空气气氛、湿度、地面、工作台、椅、加工设备、工具等)和操作人员着装（包括穿戴的服装、帽子、鞋抹、手套、腕带等）有直接关系，任一方面的疏漏或失误，都将导致静电防护工作的失败。

针对上述电子产品静电防护工作的特点，最好能制定出与之相适应的一系列标准。比较好的选择是采用综合标准化方法，从静电防护的系统要求着眼，全面地考虑相关标准的制订与协调工作，只有这样，才能把各环节的方方面面的防静电工作，全盘纳入标准的规范之下成为一种有序状态。

美国对军用电子产品的生产，自七十年代起就开始实施静电防护控制，大致经过10年后，才正式颁发相应的标准。国际电工委员会（IEC）自八十年代初以来，陆续颁发防静电标准。相比之下，国内防静电标准的制订与发布还仅仅是开始，虽具备了一定的工作基础和条件，但与相关标准的齐套和全面实施尚有不小的差距。

在IEC组织中，至少有五个技术委员会（或分技术委员会）是与防静电技术工作有关的并制订了部分防静电标准或标准草案。现将这五个技术委员会标准制订简况介绍如下：

1、IEC／TC65工业过程测量和控制技术委员会。

该技术委员会（TC）于1984年首次制订发布了IEC801—2《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性第2部分：静电放电要求》（已同名等效转化为我国标准GB／T13926.2—92），1991年4月该标准进行了全面修订，现行有效版本为第2版。该标准规定了工业过程测量和控制装置对因操作者触摸这类装置而产生静电放电或与装置附近的物体间产生的静电放电的敏感性试验的严酷等级和试验方法，以此评价工业过程和测量装置对静电放电的敏感性。该标准第l版中将试验严酷等级划分为1、2、3、4共四个等级，对应的试验电压分别为2、4、8、15kV；而第2 版则修改为五个严酷度等级，并按放电方式分别给出二个系列试验电压值，其中接触放电的电压相应为2、4、6、8、XkV。空间放电的电压系列为2、4、 8、15和XkV。这里的X为一开放等级，由供需双方协商确定后写入产品规范。IEC801—2标准还对试验所用的静电放电发生器（包括构成及特性）、试验装置配置、试验程序和判据等做了规定（第二版较第一版有若干部分作了修改）。此标准有较强的可实施性。中电总公司于1992年11月发布了 行业 军标SJ —20154—92《信息技术设备静电放电敏感度试验》，系参照IEC801—2（1991年修订版的草案）和欧洲计算机制造商协会标准ECMA TR—40《信息技术设备静电敏感度试验》制订的，标准中除严酷度等级和对水平擂台板间接放电次数不同外，其他技术内容与IEC801—2（第2版）大体一致，但不等效。

2．IEC／TC77／SCB电气设备（包括网络）之间的电磁兼容性技术委员会／工业和其他非公用系统及其设备分技术委员会。

按照IEC导则107《起草电磁兼容性标准出版物的指南》规定，TC77的主要任务是制订关于发射、抗扰度及试验方法等有广泛使用意义的通用性基础文件。为了提高效率，TC77不介入其他TC已成功地开展工作，或由其他TC专门负责的课题，但由这些TC制订的文件均以适当的方式汇入TC77的工作领域中来。

鉴于此，由TC65制订的IEC801—2标准将由TC77的B分技术委员会，即SC77B统一接管、组织修订并将其转换为新的标准IEC— 2000—4—2《电磁兼容性 第4部分：试验和测量程序第2节：静电放电和抗抗度试验》。此标准虽早已给定编号，但目前仍为秘书处文件《77B（sec．）89》，尚在修订之中。一旦修订完成，IEC801— 2将被废止，由IEC1000—4—2所替代。

3、CISPR／SCG国际无线电干扰特别委员会／信息技术设备干扰特性分技术委员会。

该SC于1992年12月以CISPR／G（C．O)20号文件形式提出标准草案IEC24—2《信息技术设备（ITE)抗扰度第2部分：静电放电要求》，送各国家委员会征求意见。该标准适用于信息技术设备，包括模拟传输、终端设备和数字设备，旨在为评估信息设技术备在受到静电放电影响时的工作能力。建立此标准是为模拟因操作人员直接接触设备或因静电场感应引起与邻近物体（或设备）之间的静电放电。标准规定，一台受试设备至少设6 个试验点，这意味着要经受200次放电（正负极各100次）。其中1个点要受到50次非直接接触放电，其余3个点各经受50次（合计150次）直接接触放电。当然，不管是前者还是后者都属于接触放电。对有些不可能进行接触放电的设备。应对用户使用时可能触到的部位选用空间放电。该标准给出的试验电平为：接触放电3kV，空间放电8kV。

此标准草案与IEC801—2基本思路相同，但在具体要求方面存在许多细节性差异（这点很重要）。在该标准的前言中说，它是在基础标准 IEC1000—4—2（目前是IEC801—2）的基础上起草的，考虑了二者的差别，标准中给出的极限值试验电压是经过仔细斟酌后选出来的，并且与 IEC801—2的X级相符。应当说，该标准是针对信息技术设备制订的，对这些设备中的不同类别，规定了不同的试验细节，所以其可实施性很强，一旦表决通过，将正式发布，并引导各国会执行。通常，国际标准的出台周期都很长，平均90个月左右，加上本标准草案中还有某些问题尚待解决，例如对于地面设备进行非直接接触放电试验时垂直擂台板的使用尚在考虑之中，另外，本标准需引用的IEc1000—4—2也尚未出台，故预计本标准的发布尚需时日。

4、IEC／TCl5／SC15D绝缘材料技术委员会／静电学分技术委员会。

顾名思义，该分技术委员会是专门从事绝缘材料静电学 研究 的委员会。它是在1986年成立的TCl5／WG2“工业静电学问题 研究 工作组”的基础上，于1990年成立的，主席为Dr．K．Davis（英国人），秘书处设在法国，秘书由Mr．c．Mengg担任。该SC的任务是：

（1）鉴别并说明静电现象在电气工业和非电气工业中的利与弊，提供有关的术语，分类、方法和手段的指南，以增加工业效益相减少危害；

（2）规定试验方法和相关要求，用以评定材料表面静电荷的产生、存留和耗散，并与ISE／ISO中有关的技术委员会密切协作，提供关于产品的指南；

（3）根据与IEC／TC31爆炸性环境用电气设备技术委员会协议的课题，确定在危害环境下静电放电的后果；

（4）提供模拟静电现象和静电放电方法的指南，不包括对静电放电的电气设备的功能抗扰度的试验方法。

由于SCl5D成立不久，至今尚未制订出正式标准。下列标准目前正在积极制订中：

1）秘书处文件15D（sec．）3《利用直接测量静电荷耗散率的方法测试绝缘和静电耗散材料及其表面》。1994年3月，又发出15D（sec．）31号文件，决定调整WGl（第1工作组），并在15D（sec．）3号文件基础上起草标准《测定材料与表面耗散静电荷能力的试验方法》。

2）秘书处文件15D（sec．）4《摩擦静电效应的评定》。1994年3月，又发出15D（sec．）32号文件，决定调整WG2，并在15D（sec．）4号文件基础上起草标准《摩擦静电特性的评定》。

3）秘书处文件15D（sec．）3《装配地板和地板覆盖层的静电效应特性化的试验方法》。1994年3月，又发出15D（sec．）33号文件，决定调整WG3，并在15D（sec．）13号文件基础上起草该标准。

4）1994年3月，发出15D（sec．）34号文件，决定调整WG4，并在在15D（sec．）22号文件 研究 题目的新工作项目的建议范围内，起草标准《用于控制静电的材料的电阻率测量》。

5）1994年3月，发出15D（sec．）35号文件，组建WG5，决定在欧洲标准EN100 015及其修订本和47（德国）794号建议（静电敏感器件规范——机械模型试验方法）和47（sec．）1330（敏感电子器件的防护）委员会草案基础上，与TC47协作起草标准《抗静电电子器件防护的通用要求》。

现在，SCl5D的工作进展很快，活动也频繁，例如1993年6月在德国法兰克福召开工作会议，1994年7月又在伦敦举行工作会议，而且议程充实，除考虑5个工作组和3个特别工作组（分别为电子学ESD模型、易燃性模型和离子发生器）的专题报告外，还要讨论修改其重大决策部分和与其他委员会协作等事宜。遗憾的是，目前国内与SCl5D对口的归口单位尚未确定，故对其工作文件缺乏有组织的 研究 。

由TC15制订的IEC1087（1991）《评定带电表面放电的导则》，由SCl5A制订的IEC-93（1980)《固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率的试验方法》（已等效采用为GB1410—89）对材料静电性能测试也具有指导意义。

5、IEC／TC47半导体器件技术委员会。

从静电防护角度来说，该TC所负责的技术领域内产品的一部分——静电敏感半导体分立器件和集成电路——属于静电防护的重点对象。因此，该TC早就对防护静电标准予以关注。1982年，发布了IECl47—OF正式标准，是对IECl47-0《半导体器件基本额定值和特性及测试方法的基本原理第0部分：总则和术语》（1966）的第6次补充，规定了防静电要求和符号标记。

1983年，TC47对其已发布的标准重新作了整顿修订，IEC147-0及其历次补充后由统一的版本IEC741-1《半导体器件——分立器件和集成电路 第1部分：总则》所代替。可惜的是，此份最基础性的标准发布已10年有余，终因国内各有关方面协调工作衔接欠妥，至今尚未转化为国内标准。

第三节 我国防静电屏蔽袋生产工艺创新历程与途径

电子 行业 防静电事业起步晚于石化、火工、煤矿系统，它是以 研究 静电对微电子器件与组件损坏和如何防止这种损坏而产生的。最早起步于上世纪七十年代中期，从引进国外计算机机房用防静电活动地板并由国内有关单位仿制开始。电子 行业 的防静电问题在七十年代我国IT业发展初期时还处于萌芽阶段。

进入八十年代以来，我国电子信息产业随着国家 产业政策 调整将其列为国家重要发展方向之后，计算机、通信、集成电路等 行业 进入了快速发展期，静电危害问题突出，对我国大规模集成电路的生产和电子信息化发展都产生了不良影响。另外静电问题也涉及到了军工产品质量。几乎同一时期，大量外资（欧美、日本等)的引入，对微电子生产环境提出新的防静电理念和要求，加速防静电装备 行业 的形成。电子防静电装备 行业 形成时间大致在1984至1991 年。由于发展不平衡性，计算机机房和程控机房所用的的防静电地板制造业最先发展起来。在1992年前大约七年时间内，地板厂由原来四、五家发展到一百二十余家，分布在华北、江苏南部、浙江和其它地区。这时电子 行业 第一部有关防静电地板的国家标准（1986年制定)和第一部防静电国家军标（1993年制定）发布。

我国防静电装备协会（中国电子专用设备协会防静电装备分会)于1992年成立，当时会员单位只有二十多家。我国唯一通过国家级认证的电子专业防静电产品质检中心也于1993年成立。当时的防静电产品主要有地坪类材料（防静电活动地板、橡胶板、PVC等)、人体防护用品、包装类等品种。产量较少，技术水平较低，生产规模小，只有地板生产稍具规模并引进国外技术。此时为电子 行业 服务的防静电装备生产厂家160余家，生产总值不到十亿元。

1993年至 2001年是我国电子防静电装备 行业 发展较快得一个时期正是我国将电子信息化建设列入重要发展方向，也是以国家“三金”工程为代表的一系列涉及国民经济信息化和国防电子信息化重大项目起动和实施的时期。这时期也是电子 行业 引进外资较多的时期。在电子工业部（信息产业部前身）有关部门的大力支持下和防静电装备协会的同仁努力下，电子防静电装备 行业 得到很大发展，同时奠定了我国电子防静电装备 行业 发展基础，使其初具规模。此时服务于各 行业 的防静电产品生产厂家超过了五百余家，贸易商超过一千余家，形成以长江三角洲、珠江三角洲和环勃海经济圈三大产业集中区。防静电装备分会经过整顿改名为中国电子仪器 行业 协会防静电装备分会，团体会员达二百六十余家。信息产业部加强标准化管理和推进体制改革成立了电子 行业 防静电标准化工作组，并通过数年努力使有关防静电标准初步形成体系并和国际标准部分接轨,有力的促进了 行业 的科技进步。防静电装备品种发展到几十种，形成系列化，大部分满足国内民用和国防建设需要,有些产品（活动地板、包装、服装、工作鞋等)出口到美国、日本、台湾和东南亚一些国家。

据不完全统计， 行业 内产品销售额和工程承包额超过一百亿（不包括外资)，并服务于IT业一万二千余家企业。这个时期，外资同类产品相继涌入国内，开始和国内产品形成竞争。2001年至今，这期间国家政策有所调整，采取结构调整，电子 行业 一些项目发展速度放慢，市场出现激烈竞争现象，很多企业进入调整期，有少部分企业退出这个 行业 或倒闭，也有部分基础好的企业发展势头良好，规模不断扩大。这些企业进入良性循环，代表了 行业 发展方向。

在我国，电子防静电装备 行业 是以民营企业为主导的 行业 ，而且是市场化程度很高的 行业 ，同时电子防静电装备 行业 也是一个基础性 行业 ，实际上，其服务面函盖了国民经济中所有涉及信息化装备的部门和领域，三十余年发展历程充分说明，国家电子信息化发展规模决定电子防静电装备 行业 发展速度和水平，目前这个 行业 尽管还处于初期发展阶段，但在国家信息化建设中所起重要作用不容忽视。

第四节 国内防静电屏蔽袋生产设备简介

国内防静电屏蔽袋目前已经实现全自动生产线生产，整条生产线采用模块化设计，全自动化计算机闭环控制，实现远程通讯，一般包括：多层共挤设备；复合、制袋设备；包封机器等。
国内已有多家公司推出了塑料重包装薄膜设备，主要包括三层共挤吹塑包装薄膜机组和五层共挤重包装薄膜机组。其中三层薄膜生产技术已成熟，都采用了锥形和平面叠加机头、水平上牵引旋转器、自动卷取机、电晕处理机、内冷系统和纠偏装置等。

第五节 国内防静电屏蔽袋生产设备应用现状

随着包装 行业 的迅猛发展，塑料制品的需求量急速上升。尤其是防静电屏蔽袋，在各种领域得到了广泛的应用。各种要求具有高阻隔、密封、透明、避光、热封、防静电等性能的功能膜需求量越来越大。因而，企业大规模应用多层共挤塑料薄膜设备是我国塑料机械制造企业的根本出路和可持续发展的根本保障。其优点在于简化生产流程，节约资源，减少厂房及人力资源的投入，降低生产成本，有效控制环境污染，减少有害物质在外复合时对人体的伤害，增强商品的竞争力。

第六节 我国防静电屏蔽袋生产设备技术研发动态

国内多数厂家未采用自动称重喂料系统，在线测厚和自动风环以及PLC可编程逻辑控制系统，有的厂家推出五层共挤重包装薄膜机组。

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